摘要：传统EDTA滴定法在测定铝土矿与赤泥中氧化铝含量时存在的主观误差显著、检出限偏高及对有色溶液适应性不佳等缺陷，文章采用光度滴定仪构建改进的测定方法，实验结果显示，该方法可稳定测定最低含量为8.48%的样品，测定18个国家标准样品的平均绝对误差为0.19%，平行差值不超过0.18%，显著优于人工滴定法的再现性。光度滴定仪借助光学信号自动识别滴定终点，能有效消除人工终点判断引入的不确定性，显著提升测定结果的精密度与准确性，且该方法满足行业标准要求，适用于赤泥与铝土矿样品中氧化铝含量的快速、高通量检测。

　　关键词：EDTA滴定法；铝土矿；赤泥；氧化铝；光度滴定仪

　　氧化铝是铝工业生产与资源回收的重要指标，其含量测定结果直接影响矿石评价与冶炼工艺控制。铝土矿是提取氧化铝的主要原料，而赤泥作为冶炼副产物仍含有可利用的氧化铝成分，准确测定其含量对于提高资源利用率和优化回收工艺具有现实意义。传统EDTA络合滴定法依靠指示剂变色来判定终点，但该方法易受操作者主观影响，不同人员对颜色突变的识别存在差异；溶液若呈现本底色或浑浊状态，也会干扰终点判断，尤其在低浓度样品中颜色过渡不明显时，结果精度下降。光度滴定仪通过集成RGB传感器或摄像系统捕捉颜色变化信号，并以算法计算曲线拐点确定终点，能够有效消除人为判断误差，提升终点识别的客观性与重复性。其检测灵敏度高于人眼，可分辨微弱色差，能降低检出限，对复杂体系具有更好的适应性。引入光度滴定仪后，实验可实现自动判定与数据记录，既能提高分析效率，也能满足实验室质量控制的追溯性要求。

　　1光度滴定法的原理与方法学基础

　　1.1光度滴定仪的光学识别机理与终点判定

　　光度滴定仪在氧化铝含量测定中依靠RGB传感器实时捕捉溶液颜色的变化过程。RGB传感器能够将滴定反应中溶液由黄色逐渐转为红色的细微变化转换为数值信号，并以高分辨率记录颜色的三维光谱信息。传感器在采集过程中通过背景校正和噪声抑制技术消除环境光干扰，使溶液颜色变化能被清晰放大并稳定输出[1]。仪器在接收到颜色数值的连续变化后，会生成随滴定体积变化的响应曲线。该曲线在终点附近通常出现明显的拐点，一阶导数算法能够精确识别出曲线斜率的最大值，并以该位置作为终点锁定点。光度滴定仪利用这一机制能在短时间内完成终点识别，并自动生成数据记录，确保每次测定结果的重复性保持在误差极低的范围内。

　　1.2氧化铝测定的化学反应基础

　　氧化铝测定的化学基础在于EDTA对三价铝离子的络合反应。铝离子与EDTA发生络合时形成稳定配合物，反应遵循严格的化学计量关系，每摩尔EDTA能够络合一摩尔铝离子。为了排除其他金属离子对终点的干扰，实验常采用EDTA掩蔽-氢氧化钠分离法，将铁、钛等易与EDTA反应的金属离子转化为沉淀，以避免其进入主反应体系[2]。该分离过程能保证反应体系中主要的络合对象是铝离子，提高测定的选择性。在滴定过程中，过量EDTA需通过返滴定消耗，氟盐则被引入体系以取代铝-EDTA络合物中的铝，让被释放出的EDTA再次与标准锌溶液发生滴定反应，实现对铝离子含量的间接测定，让最终结果具备较高的精密度与化学稳定性。

　　1.3方法学标准化与行业规范衔接

　　光度滴定法的建立以《铝土矿石化学分析方法第1部分：氧化铝含量的测定EDTA滴定法》（YS/T 575.1—2007）为基础，并在关键环节实现了智能化升级。该标准中明确规定了样品分解、干扰离子分离及滴定步骤，而光度滴定法在保持原有化学分离工艺不变的前提下，以自动识别技术替代人工判定，使该方法的执行过程既符合行业规范，又在检测准确度和重复性上得到显著提升[3]。对低品位赤泥样品而言，传统方法常因终点不明显而出现结果偏差，而光度滴定仪对微弱色差的捕捉能力使检出限可降低至8.48%，显著拓展了检测范围。实验室在应用过程中不仅能够完成常规样品的测定，也能在批量分析和低品位检测中保持较高的效率。

　　2实验装置配置与操作流程的系统优化

　　2.1实验仪器构成与试剂条件控制

　　实验采用禾工CT-1PLUS型光度滴定仪作为核心检测设备。该仪器搭载高精度RGB颜色传感器，可实时捕捉溶液颜色变化，并以0.01mL步进精度记录体积信号。内置导数算法可自动识别滴定曲线拐点，避免人工误差。实验前完成白板校准与光敏探头线性校正，确保光学响应稳定。滴定时配合磁力搅拌器维持溶液均匀，防止局部浓度差异影响终点识别。

　　分析所用试剂均为分析纯。样品分解采用氢氧化钠熔融法，在750±10℃加热20min，将氧化铝充分转化为可溶钠铝酸盐。冷却后用热水洗入含40mL盐酸（1+1）的容量瓶中，并补加5mL盐酸继续溶解，稀释至刻度后形成澄清溶液。滴定体系以乙酸-乙酸钠缓冲液（pH=6.0）维持稳定酸度，防止因pH值波动影响络合平衡。

　　指示剂选用溴甲酚绿与二甲酚橙联合使用。前者在中和阶段指示酸碱度变化，后者在终点区形成明显的黄红色过渡。实验严格控制指示剂加入量为2滴，确保不同样品间的光学响应一致[4]。各试剂配比与加料顺序均遵循标准操作，以维持络合反应比例恒定并保证结果的可重复性。

　　2.2样品分解、掩蔽与分离的工艺环节

　　样品经研磨至粒径<74μm后，在110±5℃的温度中干燥2h并冷却备用。称取0.25g样品与3g NaOH置入银坩埚，在750±10℃的温度中熔融20min，使氧化铝与硅酸盐转化为可溶钠铝酸盐。冷却后用热水洗入40mL盐酸（1+1）溶液，补加5mL盐酸溶解残渣并稀释至刻度，得到澄清溶液。

　　为去除铁、钛等干扰离子，实验采用EDTA掩蔽-氢氧化钠分离法。取50.00mL溶液加入12mL EDTA溶液（0.08mol/L），滴加NaOH至粉红色并过量35mL，加热5min后冷却定容并过滤，确保滤液中铝离子络合稳定。

　　滴定前调节酸碱度。取100.00mL滤液，加入溴甲酚绿，在搅拌下先用盐酸（1+1）调至黄色，再以NaOH中和至蓝色，确保pH值稳定。随后加入20mL乙酸-乙酸钠缓冲液煮沸2~3min，冷却后加二甲酚橙，让终点颜色变化在光度检测下呈现最佳信号。

　　2.3滴定操作步骤与数据采集机制

　　光度滴定仪在滴定过程中以恒速加入锌标准溶液0.0200mol/L，实时监测颜色变化并绘制“体积-光学响应”曲线。返滴定阶段用于测定过量EDTA的消耗量，仪器根据颜色变化导数曲线判定终点。当反应达到等当点时，光度信号呈现出明显突变，仪器通过一阶导数算法识别斜率最大点，自动记录终点体积[5]。

　　返滴定完成后，实验加入1~2g氟化钠，让氟离子与铝-EDTA络合物中的铝发生取代反应，被释放出的EDTA重新与锌离子结合。该反应生成新的颜色突变区，光度滴定仪再次启动识别程序自动锁定第二终点。双终点测量可消除返滴定过程的系统偏差，准确计算铝离子含量。

　　仪器的自动记录系统在整个滴定过程中连续采集光学信号与滴定体积，并自动校正因液体粘度变化造成的响应延迟。每次测定结束后，系统生成曲线报告与计算结果，所有数据自动存储至内置数据库。

　　3结果验证与方法性能的系统评价

　　3.1准确度与精密度的对比验证

　　为验证光度滴定仪测定氧化铝含量的准确度与精密度，实验选取18个国家标准样品进行分析，其中包括8个赤泥标准样品（GCN系列）与10个铝土矿标准样品（GLK系列），样品信息如表1所示。

　　部分赤泥（GCN-1~GCN-4）和铝土矿（GLK-6~GLK-10）样品的滴定曲线，如图1所示。横坐标为滴定体积，纵坐标为仪器响应值。可见各样品在终点区域均出现清晰的跃升特征，拐点陡峭、信号突变明显，说明光度滴定仪能在不同浓度区间准确识别等当点。由仪器生成曲线分析可知，GCN系列样品的滴定体积主要分布在1.6~4.8mL，GLK系列样品则集中在8~14mL，终点信号均能保持稳定无漂移。

　　为进一步验证光度滴定法在不同类型与含量区间样品中的稳定性与准确性，选取赤泥样品与铝土矿样品各4个代表样品进行平行测定。每个样品均进行两次滴定实验，并与人工滴定结果对照，以比较两种方法的终点一致性及测量误差，结果如表2所示。

　　由表2可知，光度滴定法在不同含量样品中均具有高一致性与精密度，除个别样品外，整体表现显著优于人工滴定法。GCN系列平行差不超0.34%，GCN-5误差仅0.04%，对低含量样品仍能稳定识别终点；而人工滴定平行差偏大，GCN-1达0.81%。GLK系列样品中，光度法误差集中于0.08%~0.28%，整体低于人工法。综合统计，光度滴定平均误差为0.19%、平行差为0.18%，总体上优于人工法，充分体现其在不同品位矿样分析中的准确性与可重复性。

　　3.2检出限、适用范围与干扰适应性

　　研究还对18个样品进行了测试，显示最低检出样品为GCN-5，其标准值为8.44%，测得值为8.48%，相对误差仅0.04%。该结果证明光度滴定仪对低含量氧化铝样品仍能稳定识别终点信号。在18个样品中，终点曲线均呈单峰特征，未出现平台区扩展或噪声干扰，说明系统识别灵敏且背景修正有效。

　　此外，光度滴定法在有色及浑浊体系中同样表现出良好适应性。赤泥样品GCN-1~GCN-4溶液呈浅红棕色，但曲线响应依然清晰，终点锁定稳定。仪器利用RGB分量提取算法消除了背景色干扰，让有色体系下的终点信号与无色样品一致。对于铝土矿样品，终点跃升区更集中，表明体系稳定性较好，反应速率一致。

　　在掩蔽-分离流程中，EDTA对铁、钛的优先络合以及氢氧化钠沉淀作用有效减少了竞争反应，光度滴定仪可直接监测铝-EDTA反应的光谱信号变化。综合分析可知，光度滴定技术在精密度、检出限及复杂样品适用性方面均展现出显著优势，为赤泥与铝土矿中氧化铝含量的准确测定提供了可靠路径。

　　4结语

　　光度滴定法以其精准识别和高重复性的优势，为复杂矿物体系中氧化铝含量的测定提供了可重复、数据化的测定路径。该方法通过光学信号与化学反应的耦合，将分析过程从经验依赖转向数据驱动，在保证精度的同时显著提升了检测效率。它不仅为铝土矿与赤泥的质量控制提供了量化依据，也推动了氧化铝资源利用方式的精细化与智能化转型。随着仪器感知性能与算法模型的不断优化，光度滴定法将在多元素共存体系、动态生产监测及过程评价中展现更广泛的应用潜力，为矿物分析实验室的数字化升级和冶金行业的技术革新提供可持续支撑。

参考文献

　　［1］李耀初.水处理剂硫酸铝中氧化铝含量测定的不确定度评定［J］.实验室检测，2025，3（13）：251-253.

　　［2］熊玉宝，王静娴，于晓林.电感耦合等离子体发射光谱法测定氧化铝基催化剂中铂元素［J］.山西化工，2025，45（5）：124-126.

　　［3］韦钟泽.ICP-AES法测定氧化铝中二氧化硅含量的实践意义［J］.冶金与材料，2025，45（3）：49-51.

　　［4］何艺，周小锋，马建丰.基于反射式光度传感器的自动光度滴定仪的研制及应用［J］.理化检验（化学分册），2012，48（4）：402-404+409.

　　［5］吴文涛.拜耳法氧化铝生产中溶液成分与氧化铝品质关系的研究［J］.冶金与材料，2024，44（8）：19-21.